[发明专利]晶圆级红外焦平面参数测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶圆级红外焦平面参数测试系统，尤其是一种晶圆级红外焦平面（IRFPA）探测器特性参数测试系统，可应用于红外焦平面芯片晶圆级测试和筛选，属于微机电系统（MEMS）传感器测试技术领域。

背景技术

红外焦平面器件在测试过程中需要外加光、电和温度激励，并且需要在真空环境下进行。目前的测试手段是先对红外焦平面芯片进行焊接和真空封装，然后针对封装结构制作测试电路板（PCB），用于固定红外焦平面器件和施加测试所需要的偏压和时钟脉冲。此外，红外焦平面产生的响应信号也通过PCB反馈至测试机。然而，不同厂家生产的不同型号红外焦平面传感器封装结构不同，因此每测一批红外焦平面传感器产品都需要制备与之匹配的PCB板，从而导致测试过程较复杂，测试周期较长。此外，红外焦平面芯片真空封装成本非常高，封装成本约占产品价格的70%。如果能在封装之前通过模拟封装后的工作环境对红外焦平面进行晶圆级测试和筛选，从而及时发现和剔除不合格的芯片；一方面可以排除封装因素，找出芯片失效的原因并及时反馈至前道芯片制造工艺；另一方面可以节省昂贵的封装成本，从而降低产品的开发成本，缩短开发周期。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种晶圆级红外焦平面参数测试系统，能够模拟IRFPA芯片在真空封装后的实际工作环境，在晶圆上对芯片进行信号激励和响应测试，从而较早判定芯片是否合格，解决器件级IRFPA测试过程复杂、效率低和成本高的缺点。

按照本发明提供的技术方案，所述晶圆级红外焦平面参数测试系统，其特征是：包括控制柜和真空腔，控制柜内设置偏置电压产生装置、脉冲信号产生装置、移位控制模块和黑体辐射源控制装置，真空腔上连接真空腔电源插头，真空腔内从上到下依次设置黑体辐射源、探针卡、载片台和移位控制电机，黑体辐射源辐射方向垂直向下，正对载片台的中心，载片台的中心处固定被测晶圆；所述黑体辐射源固定在真空腔内的底板上，在黑体辐射源外侧设置黑体辐射源支架，黑体辐射源支架上连接可移动支撑臂，可移动支撑臂上连接探针卡，探针卡上设置探针；所述可移动支撑臂由转轴驱动实现张开和闭合以带动探针卡上下移动；所述载片台与移位控制电机的动力输出端连接实现水平方向的二维移动；

在所述真空腔的底板上设置信号读出接口、偏置电压接口模块、脉冲信号接口模块和黑体温度控制接口；所述偏置电压接口模块内设置偏置电压接口，脉冲信号接口模块内设置时钟脉冲信号接口；所述偏置电压产生装置连接偏置电压接口，偏置电压接口连接探针卡上的探针；所述脉冲信号产生装置连接时钟脉冲信号接口，时钟脉冲信号接口连接探针卡上的探针；所述黑体辐射源控制装置连接黑体温度控制接口，黑体温度控制接口连接黑体辐射源。

进一步的，在所述载片台的中心处有四个对称的夹具。

进一步的，所述黑体辐射源通过支撑臂固定在真空腔内的底板上。

进一步的，所述支撑臂设置在支撑臂底座上。

进一步的，所述移位控制电机安装在移位控制电机底座上。

进一步的，所述信号读出接口连接控制计算机。

进一步的，在所述移位控制模块上设置可移动支撑臂控制手柄和移位控制手柄。

进一步的，所述探针卡与被测晶圆平行，探针针尖垂直于被测晶圆，并与晶圆上芯片的对应电极电气接触。

进一步的，所述真空腔内的真空度由机械泵和分子泵抽取获得，并可进行真空度调节。

本发明所述晶圆级红外焦平面参数测试系统可以模拟IRFPA芯片在真空封装后的实际工作环境，在晶圆上对芯片进行信号激励和响应测试，从而较早判定芯片是否合格。对不合格芯片进行形貌分析，将缺陷及时反馈到前道芯片制造过程，以便及时改进流片工艺。此外，对不合格芯片及时剔除，避免流入后道封装流程，可以大大降低昂贵的封装费用。

附图说明

图1为本发明所述晶圆级红外焦平面参数测试系统的结构示意图。

图2为本发明所述晶圆级红外焦平面测试系统底板的示意图。

图3为本发明所述晶圆级红外焦平面测试系统移位控制模块面板的示意图。

图4为探针卡的示意图。

图5为被测红外焦平面晶圆的示意图。